DE19653906A1 - Vorrichtung zum Verbinden von zwei rohrfömigen Leitungsteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei rohrförmigen Leitungsteilen nach der im Ober­ begriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Leitungsverbindungen dieser Art dienen unter anderem dazu, eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugmotores von den motorangeregten Schwingungen abzukoppeln. Aus der FR-PS 2 360 028 ist eine Vorrichtung der eingangs er­ wähnten Art bekannt, wobei zwischen die beiden An­ schlußstücke eine Spiralfeder gespannt ist, die die beiden Leitungsteile in axialer Richtung auseinander­ drückt. Die bekannte Leitungsverbindung hat jedoch den Nachteil, daß sie Motorschwingungen nur unzureichend abkoppelt.

Weitere Verbindungsarten sind z. B. verschraubte Flanschverbindungen oder Steckverbindungen, bei denen die Abgasrohre ineinandergesteckt und dann mit einer Schelle verbunden werden. Zur Schwingungsabkopplung müssen dann spezielle Abkoppelelemente verwendet wer­ den, die zusätzlich in die Anlage eingeschweißt oder auf andere Weise mit dieser befestigt werden müssen.

Die DE 44 44 550 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Verbin­ dung von zwei rohrförmigen Leitungsteilen, wobei die Anschlußstücke durch Federmittel mit einer Vorspann­ kraft zusammengehalten sind. Die Federmittel weisen eine sich an einem Anschlußstück abstützende Scheiben­ feder und eine weitere mit dem jeweils anderen An­ schlußstück in Wirkverbindung stehende Scheibenfeder auf, wobei die beiden Scheibenfedern durch Klammern gegeneinander vorgespannt sind. Diese Ausgestaltung ist jedoch relativ aufwendig im Aufbau und benötigt darüber hinaus relativ viel zusätzlichen Bauraum.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der eine Abkoppelung von Schwingungen auf einfache und kostengünstige Weise erreicht wird, wobei sie kompakt sein und möglichst wenig Bauraum benötigen soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Leitungsverbindung besitzt gegen­ über bekannten Lösungen den Vorteil, daß sie einfacher herstellbar und damit kostengünstiger ist. Darüber hinaus ist sie sehr kompakt und benötigt weniger Bau­ raum. Gleichzeitig ist sie auch einfacher zu montie­ ren, denn erfindungsgemäß wird die Federeinrichtung lediglich von außen her in die Schlitze eingeführt. Ihre Wirkung entfaltet sie in dem Zwischenraum zwi­ schen den beiden Anschlußstücken. Dies bedeutet, daß außenseitig nur ein sehr geringer Platz benötigt wird. Durch die Federvorspannung der beiden Leitungsteile sind die beiden Rohre zwar von einer Weiterleitung von Schwingungen abgekoppelt, gleichzeitig sind jedoch geringe Relativbewegungen zueinander möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dar­ gestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ver­ bindungsvorrichtung;

Fig. 2 die Federeinrichtung in Seitenansicht;

Fig. 3 eine Ansicht der Verbindungsvorrichtung von vorne in Prinzipdarstellung;

Fig. 4 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Ver­ bindungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Verbindungsvorrichtung mit einer Montagehilfe;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Verbindungsvorrichtung mit einer drehsicheren Lagerung der Federein­ richtung;

Fig. 7 und Fig. 8 vergrößerte Schnittdarstellungen des Dichtungsbereiches der Verbin­ dungsvorrichtung; und

Fig. 9 eine Seitenansicht der Verbindungsvorrichtung, wobei sich die beiden Federäste gegeneinander abstützen.

Die nachstehend beschriebene Vorrichtung dient nicht nur zum Verbinden von zwei Rohren, z. B. von Abgasroh­ ren eines Kraftfahrzeuges, sondern auch zur Verbindung eines Abgasrohres mit einem Anschlußstutzen eines Ab­ gasturboladers als ein Leitungsteil.

Die Vorrichtung weist ein erstes Rohr 1 mit einem En­ dabschnitt 1a und einem Bund 2 auf. Der Bund 2 befin­ det sich an dem Endabschnitt 1a des Rohres 1 und stellt ein Anschlußstück dar. Ein Rohr 3 mit einem Endabschnitt 3a soll mit dem Rohr 1 eine Leitungsver­ bindung herstellen, wobei der Endabschnitt 3a des Roh­ res 3 kugelförmig ausgebildet ist.

Das Anschlußstück bzw. der Endabschnitt 3a des Rohres 3 ist mit zwei sich gegenüberliegenden Schlitzen 4 in der Umfangswand versehen. In die beiden Schlitze 4 wird eine Federeinrichtung 5 eingeschoben. Die Feder­ einrichtung 5 ist im wesentlichen in U-Form aufgebaut, mit einem Basisteil 6 und daran sich rechtwinklig an­ schließenden Federästen 7 (siehe Fig. 3) . Wie z. B. aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, ist jeder Federast 7 durch zwei Federastteile 7a und 7b gebildet, die im Prinzip wie Blattfedern wirken. Die auf beiden Seiten angeordneten Federastteile 7b stützen sich an dem Bund 2 des Rohres 1 ab, während sich die beiden Federast­ teile 7a an der Wand des Schlitzes 4 abstützen, die zu dem Rohr 1 gerichtet ist.

Damit die Verbindung gasdicht ist, muß zwischen den beiden Rohren 1 und 3 eine Dichteinrichtung vorgesehen sein. Die Dichteinrichtung kann z. B. als Dichtring 8 ausgebildet sein, der zwischen dem Bund 2 und dem ku­ gelförmigen Teil des Endabschnittes 3a eingelegt ist. Selbstverständlich kann für eine erforderliche Abdich­ tung auch der Endabschnitt 1a des Rohres 1 in einer der Kugelform des Endabschnittes 3a entsprechenden Form gebildet sein. Wie ersichtlich, liegen damit auf einer Seite des Bundes 2 die Federastteile 7b und auf der anderen Seite der Dichtring 8 an.

In Fig. 2 ist die Lage des Federastteiles 7a im Aus­ gangszustand gestrichelt dargestellt. Wie ersichtlich ergibt sich gegenüber dem eingebauten Zustand damit ein Federweg 9. Die Höhe der Vorspannkraft der Verbin­ dung ist vom Federweg 9 der Federeinrichtung 5 zwi­ schen dem Ausgangszustand und dem Einbauzustand nach der Montage abhängig. Über den Federweg 9 können auch die Fertigungstoleranzen der Einzelteile ausgeglichen werden.

Damit die Federeinrichtung 5 einwandfrei in dem Schlitz 4 liegt und damit auch eine für die Abkoppel­ wirkung der beiden Rohre 1 und 3 voneinander wichtige Rotationsbewegung möglich ist, muß die Federeinrich­ tung 5 im Bereich der Federastteile 7a und 7b zylin­ drisch ausgeformt sein. Durch die Ausgestaltung des Endabschnittes 3a mit der Kugelform liegt ein Kugel­ mittelpunkt 10 für Rotationsbewegungen vor. Durch den Kugelmittelpunkt 10 muß gleichzeitig auch die Längs­ mittelachse 11 der Federeinrichtung 5 gehen. Die bei­ den Federastteile 7a und 7b stützen sich im Bereich des größten Abstandes voneinander jeweils an der Wand des Schlitzes 4 bzw. dem Bund 2 ab. Durch die vorste­ hend beschriebene Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die Federeinrichtung 5 bei Bewegungen des Rohres 3 um den Kugelmittelpunkt 10 diese Bewegungen mitvoll­ ziehen kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Drehachse der Federeinrichtung 5 mit der Drehachse des Endabschnittes 3a, nämlich der Drehachse, die senk­ recht zur Zeichenebene durch den Kugelmittelpunkt 10 geht, identisch sein muß.

Die Ausführungsform nach der Fig. 4 entspricht im we­ sentlichen der Rohrverbindung nach der Fig. 1. Der einzige Unterschied besteht lediglich darin, daß an­ stelle eines Bundes 2 auf dem Rohr 1 das Rohr selbst durch eine Falzung einen Wulst 12 aufweist.

In der Fig. 5 ist eine Montagehilfe dargestellt. Damit die beiden Rohre 1 und 3 bei der Montage im Fahrzeug nicht geknickt werden, werden hierzu zwei zylindrische Halbschalen 13, vorzugsweise aus Kunststoff, zwischen das Rohr 1 und den Endabschnitt 3a des Rohres 3 einge­ schoben. Durch die bei der Montage eingeschobenen Halbschalen 13 läßt sich die Verbindungsvorrichtung leichter und genauer montieren. Nach der Montage wer­ den die beiden Halbschalen 13 an Laschen 14 herausge­ zogen und können wiederverwendet werden. Durch diese einfache Montagehilfe kann auf weitere Stütz- oder Hilfsteile verzichtet werden.

Will man eine Verdrehsicherung in radialer Richtung der Federeinrichtung 5 erreichen, so muß für eine La­ gefixierung der Federeinrichtung 5 gesorgt werden. Dies ist in der Fig. 6 dargestellt. Wie ersichtlich ist der Bund 2 bzw. der Wulst 12 in axialer Richtung im Bereich der Längsachse des Rohres 1 bzw. 3 mit ei­ ner axialen Einbuchtung 15 versehen. Gleiches gilt für die Wand des Schlitzes 4, an der der Federastteil 7a anliegt. Hier ist ebenfalls die Schlitzwand im Bereich der Mittellängsachse der beiden Rohre 1 und 3 mit ei­ ner Einbuchtung 16 versehen bzw. weist eine Einziehung oder Schrägstellung gegenüber einem Vertikalschnitt auf. Auf diese Weise liegen die beiden Federastteile 7a und 7b jeweils in dem Bereich, in welchem sie den größten Abstand voneinander haben, in den Einbuchtun­ gen 15 bzw. 16. Durch diese Maßnahme ist eine exakte radiale Ausrichtung gegeben.

Die dargestellte Federeinrichtung 5 ist aus einem ein­ lagigen Federstahl hergestellt. Wenn man die Federein­ richtung 5 aus einem mehrlagigen Federstahl herstellt, hat man die Möglichkeit, die Eigenschaften der Feder­ einrichtung 5 besser zu variieren und damit auch un­ terschiedliche Vorspannkräfte zu erzeugen. Darüber hinaus kann man die Federeinrichtung 5 auch aus Bime­ tall herstellen. Auf diese Weise werden die Eigen­ schaften der federbelasteten Rohrverbindung tempera­ turabhängig und man kann die Schwingungsabkopplung auf mehrere Bereiche optimieren.

Für eine weitere Erleichterung bei der Montage kann die Federeinrichtung 5 an ihrem Basisteil 6 auch mit einem rechtwinklig von dem Basisteil 6 abgehenden Lap­ pen oder einer Zunge 17 versehen sein. Auf die Zunge 17 kann die benötigte Montagekraft zum Einschieben der Federeinrichtung 5 aufgebracht werden. Um eine eventu­ ell erforderliche Demontage zu erleichtern, kann die Federeinrichtung 5 im Bereich des Basisteiles 6 mit einer oder mehreren Öffnungen oder Aussparungen 18 oder 19 versehen sein. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, befindet sich die Aussparung 18 im zentralen Be­ reich der Federeinrichtung 5. Setzt man einen Schrau­ bendreher in die Aussparung 18, so kann die Federein­ richtung 5 auf diese Weise aus den Schlitzen 4 heraus­ gehebelt werden. Anstelle einer zentralen Aussparung 18 können auch zwei seitliche Aussparungen 19 vorgese­ hen werden. In die beiden seitlichen Aussparungen 19 kann ein entsprechend hakenförmiges Werkzeug eingehakt werden, womit die Federeinrichtung 5 ebenfalls aus den Schlitzen 4 herausgezogen werden kann. Selbstverständ­ lich ist auch eine Ausführungsform der Federeinrich­ tung 5 denkbar, welche sowohl die zentrale Aussparung 18 als auch die seitlichen Aussparungen 19 aufweist.

Soll vorgesehen werden, daß auch axiale Bewegungen der beiden Rohre 1 und 3 ausgeglichen werden, so kann hierfür eine tellerfederartige Einrichtung bzw. Tel­ lerfeder 20 vorgesehen werden. Diese Ausgestaltung ist in den Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt. Wie ersichtlich ist die Tellerfeder 20 zwischen dem Dichtring 8 und dem Bund 2 bzw. dem Wulst 12 des Rohres 1 angeordnet.

In der Fig. 7 ist die Normallage der Tellerfeder dar­ gestellt, wobei mit "21" der Axialweg der Tellerfeder 20 bei einem Auftreten von Druckkräften dargestellt ist. In der Normallage ist die Tellerfeder 20 leicht vorgespannt. Durch die Tellerfeder 20 kann sich der Dichtring 8 je nach Belastung (Zug- oder Druckbela­ stung) auf den Bund 2 des Rohres 1 zu bewegen oder von ihm weg bewegen (Fig. 8) . Dabei ändert auch die Tel­ lerfeder 20 ihre Lage. Dies wird im Vergleich der bei­ den Fig. 7 und 8 ersichtlich. Mit "22" ist in der Fig. 8 der Axialweg der Tellerfeder 20 bei einem Auf­ treten von Zugkräften dargestellt.

In jedem Fall ist jedoch die Dichtheit der Verbindung gewährleistet, da die Tellerfeder 20 eine Linienberüh­ rung mit dem Dichtring 8 und ebenso mit dem Bund 2 des Rohres 1 hat. Auf diese Weise kann Abgas aus dem sich unterhalb der Tellerfeder 20 bildenden Raum nicht ent­ weichen. Die Abgasmenge, die in diesen Raum gelangt, ist darüber hinaus auch sehr gering, da zwischen dem Dichtring 8 und dem Rohr 1 nur ein kleiner, ferti­ gungsbedingter Spalt vorhanden ist.

Zur besseren Darstellung ist in den Fig. 7 und Fig. 8 die Rohrverbindung vergrößert und ohne die Federein­ richtung 5 dargestellt. Außerdem sind die möglichen Axialwege des Dichtringes 8 überdimensioniert darge­ stellt, denn die tatsächlichen Bewegungen liegen nur in einem Bereich von ca. 1 bis 2 mm.

Die Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung der Verbindungs­ vorrichtung, wobei sich die beiden Federäste 7a und 7b der Federeinrichtung 5 an ihren oberen Enden bzw. auf der dem U-Schenkel gegenüberliegenden Seite gegenein­ ander abstützen. Die Abstützstelle ist mit dem Bezugs­ zeichen "23" versehen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die beiden oberen Hälften der Federarme 7a und 7b zum Erreichen einer gewünschten Federkraft beitragen. Auf diese Weise kann bei unveränderter Geo­ metrie die erreichbare Federkraft verdoppelt werden.

Die beiden Federarme können an der Abstützstelle 23 entweder fest miteinander verbunden werden, z. B. durch Schweißen, Nieten, Klammern, Schrauben, Spannen und dergleichen, oder auch lose aneinander gleiten. Wenn die beiden Arme der Federn lose aneinandergleiten, könnte dies zu Knarr- oder Quietschgeräuschen führen. Um dies zu verhindern, kann eine nichtmetallische Gleitschicht auf einen der beiden Federarme 7a bzw. 7b aufgebracht werden. Ebenso kann man auch eine entspre­ chend gleitfähige Zwischenlage zwischen die beiden Federarme an der Abstützstelle 23 einlegen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Verbinden von zwei rohrförmigen Leitungsteilen, insbesondere von Leitungsteilen in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, die Endab­ schnitte bzw. Anschlußstücke aufweisen, wobei der Endabschnitt des einen Leitungsteiles den Endab­ schnitt des anderen Leitungsteiles mit einem ra­ dialen Abstand derart umgibt, daß eine Federein­ richtung in axialer Richtung zwischen die beiden Endabschnitte gespannt ist, und mit einer Dich­ tungseinrichtung zwischen den Endabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (3a) des einen Rohres (3) mit wenigstens zwei Schlitzen (4) versehen ist, in die die Federeinrichtung (5) eingeführt ist, wobei die in die wenigstens zwei Schlitze (4) eingeführten Teile der Federeinrichtung (5) jeweils wenigstens zwei Federäste (7) aufweisen, die sich jeweils an einem Teil eines Endabschnittes abstützen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federäste (7) jeweils wenigstens zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Fe­ derastteile (7a, 7b) aufweisen, wobei sich jeder Federastteil (7a, 7b ) an einem Anschlag eines En­ dabschnittes (1a, 3a) abstützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (5) wenigstens annähernd eine U-Form aufweist, deren Schenkel als Federäste (7) in die sich gegenüberliegenden Schlitze (4) ragen, wobei sich jeweils ein Federastteil (7a) an einer Schlitzwand des Schlitzes (4) und der jeweils an­ dere Federastteil (7b) an einem Bund (2) des inne­ ren Endabschnittes (1a) abstützt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (2) aufgesetzt ist oder durch einen ange­ formten Wulst (12) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Federeinrichtung (5) abgewandten Seite des Bundes (2) ein Dichtring (8) als Dicht­ einrichtung angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (8) eine kugelförmige Dichtfläche zu dem äußeren Endabschnitt (3a) aufweist, und daß zwischen dem Bund (2) und dem Dichtring (8) eine tellerfederartige Einrichtung (20) gespannt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Ausrichtung der Federeinrichtung (5) wenigstens einer der beiden Federäste (7) mit we­ nigstens einem Teilbereich in einer axialen Ein­ buchtung (15, 16) in einem der Endabschnitte (1a, 3a) anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine axiale Einbuchtung (15) durch eine Ver­ tiefung in dem Bund (2) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere axiale Einbuchtung (16) durch eine Ein­ kerbung oder einen Teilschrägschnitt in einer Wand des Schlitzes (4) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (5) im oberen Bereich mit einer in Längsrichtung der Leitungsteile gerichte­ ten Zunge (17) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (5) in ihrem oberen Bereich mit wenigstens einer Aussparung (18, 19) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Federäste (7a, 7b) an ihren vom U-Be­ reich abgewandten freien Enden gegeneinander ab­ stützen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Montage der Federeinrichtung (5) zwischen die beiden Endabschnitte (1a, 3a) zwei zylindrische Halbschalen (13) einschiebbar sind.